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高三化学专题复习课件. 氧化还原反应. 黑龙省庆安县第一中学 孙秀民. 氧化还原反应专题复习. 一、基本概念复习. 1.特征(判别依据) :. 反应前后元素化合价有变化的反应. 2.实质:. 电子转移. 3.概念体系. 氧化剂 氧化性 被还原 还原反应 还原产物. 得电子. 反应物 表现性质 变化过程 发生反应 所得产物. 失电子.
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高三化学专题复习课件 氧化还原反应 黑龙省庆安县第一中学 孙秀民
氧化还原反应专题复习 一、基本概念复习 1.特征(判别依据) : 反应前后元素化合价有变化的反应 2.实质: 电子转移 3.概念体系 氧化剂 氧化性 被还原 还原反应 还原产物 得电子 反应物 表现性质 变化过程 发生反应 所得产物 失电子 还原剂 还原性 被氧化 氧化反应 氧化产物
4、与四种基本反应类型的关系 5、氧化还原反应的表示方法: 双线桥: 表示同一元素得失电子变化情况。箭头都是由反应物指向生成物,在线桥上一定要注明“得”或“失”。 表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目。而且箭头方向一定是由还原剂指向氧化剂。 单线桥:
6、氧化还原反应的类型: 1、分子间氧化还原反应 2、分子内氧化还原反应 氧化剂和还原剂为同一种反应物,但被氧化、被还原的元素分别是不同的元素 3、自身氧化还原反应(或歧化反应) 4、有些物质部分作为氧化剂(或还原剂) 5、某种反应物既不是氧化剂又不是还原剂。
二.常见的氧化剂和还原剂 氧化剂: (1)活泼的非金属单质:F2、Cl2、Br2、I2、O2、O3等 (2)金属的高价阳离子或不活泼的金属离子: Fe3+、Pb4+、 Sn4+、Ag+、Cu2+、[Ag(NH3)2]+等 (3)某些含氧酸:浓H2SO4、HNO3、HClO、HClO3等 (4)某些含氧盐:硝酸盐(固) , 氯酸盐(固) KClO3, Ca(ClO)2 NaClO、 KMnO4(H+)、K2Cr2O7(H+)等 (5)具有-O-O-结构的过氧化物:Na2O2、H2O2 (6)某些高价氧化物:MnO2、N2O5、SO3、PbO2等 (7)其它:H+、王水(HNO3+3HCl)等
还原剂: (1)金属单质(除Au、Pt) :Na、K、Fe、Zn、Al、Cu等 (2)某些非金属单质:C、H2、S 等 (3)某些低价元素的物质: CO、NH3、FeCl2、SnCl2、SO2、Na2SO3 AsH3、PH3、SiH4、H2S、Na2S2O3、 H2C2O4等 (4)含有易失去电子的阴离子的物质(非金属的阴离子) S2-、I-、Br-、Cl-、SO32-等 (5)含醛基的有机物: 甲醛、乙醛、葡萄糖、甲酸、甲酸某酯等 氧化剂和还原剂具有相对性,不是一成不变的,要具体分析。
三、氧化还原反应规律 1、价态规律 最低价, 只有还原性;最高价, 只有氧化性 中间价态,既有氧化性,又有还原性 2、遵循守恒原则:原子守恒、电子守恒、电荷守恒 3、反应顺序规律: 同一氧化剂与多种还原剂反应时,首先被氧化的是还原性较强的物质; 同一还原剂与多种氧化剂反应时,首先被还原的是氧化性较强的物质。
4.“价态归中”原则--- 同种元素的不同价态之间发生氧化还原反应——价态“只靠拢,不交叉” FeS+H2SO4(浓)= Fe2(SO4)3+SO2↑+S↓+H2O 5、邻位不反应 同种元素不同价态物质间需有中间价态物质存在,氧化还原反应才能发生。 6、邻位价态规律: 氧化还原反应发生时,其价态一般先变为邻位价态。
7、 歧化原则:中间价态→高价态 + 低价态 一般有:中间价态物质可以在碱液中歧化, 而歧化产物又可以在酸液中发生归中反应: 3S + 6OH- = 2S2- + SO32- + 6H+ = 2S2- + SO32- + 3H2O 3S↓+ 3H2O ●记忆口诀: 高氧低还中两性,归中靠拢不交叉; 歧化反应价升降,相邻价态不反应。
8、 “二强”生成“两弱”原则: 氧化反应 :- ne 氧化剂+还原剂 =还原产物+氧化产物 (弱还原性) (弱氧化性) 还原反应: + ne 氧化性: 氧化剂>氧化产物 还原性: 还原剂>还原产物
▲ 4HNO3(浓)+ C(木炭) CO2 + 4NO2 + 2H2O 9、影响氧还反应发生和产物的因素: 温度、浓度、酸碱性、有无催化剂影响 ●温度因素 一般来说,升温可增强氧化剂的氧化性和还原剂的还原性 HNO3(浓)+ C(木炭)在常温下不反应,但在加热时就剧烈反应 再如:Cl2+KOH→? Cl2+KOH(热)→? 又如:H2、C、CO 作还原剂时只有在加热或高温时才能显时出来
●浓度因素: 增大反应物浓度能使氧化剂的氧化性增强 MnO2只与浓盐酸反应生成Cl2,不与稀盐酸反应 铜与浓硝酸反应不需加热就可进行,产物为NO2 铜与稀硝酸反应需加热才能进行,产物为NO Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 2HBr + H2SO4(浓) = Br2 + SO2 + 2H2O 这二个反应不矛盾,说明浓硫酸的氧化性大于稀硫酸的氧化性 稀硫酸不能氧化HBr。
③ H+ OH- H+ OH- SO32-+ S2- S ; XO3- + X- X2 ●介质—酸碱性的影响: 含氧酸盐作氧化剂时,在酸性条件下氧化性比在中性或碱性的条件下强 KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2 + 3H2O ; KClO3 +NaCl就不反应 KMnO4在酸性碱性中性解质中的还原产物分别为Mn2+、MnO2、K2MnO4 NO3- 在酸性条件下显氧化性,在中性溶液中不显氧化性
四、 氧化还原反应配平技巧 要求:多种变价,合并计算,常用 ●左配法: Ag3AsO4+ Zn+H2SO4→Ag+AsH3↑+ZnSO4+H2O 2 11 11 = 6 2 11 8
4.1. 逆向配平(歧化反应、归中反应、分解反应、部分参加氧化还原反应): S+ KOH —— K2SO3 + K2S + H2O P4 + NaOH + H2O—— NaH2PO2 + PH3↑ AgNO3—— Ag + NO2 ↑ + O2↑ Fe(NO3)3——Fe2O3+ NO2↑ + O2↑ Al + HNO3—— Al(NO3)3+ N2O↑+ H2O
+ 4.2. 价态复杂,定价为0: Fe3C + HNO3 = Fe(NO3)3 + CO2 + NO2 + H2O 4.3. 缺项配平,缺啥补啥(酸、碱、水): Pt + HNO3 + HCl = H2PtCl6 + NO↑
【巩固】 人体内的超氧离子 O2-对健康有害,使人过早衰老,但在催化剂SOD存在下可发生如下反应,请完成并配平该离子反应方程式: □O2-+□H2O → □H2O2 + □O2↑+ □□ 2 2 = 1 1 2 OH-
4.4. 字母配平,质电守恒: An + Bx- = Bm + Ay- Na2Sx + NaClO + = NaCl+ Na2SO4+ H2O 4. 5.分解反应,设“1”法。追踪配平: 1/2Fe2O3 + 2NO2 ↑+ 1/4O2 1Fe(NO3)2 = 1C3H5NO9 = 3CO2↑ +3/2N2↑+ 1/4O2↑+5/2H2O ↑ 4 = 12 6 1 10
4.5. 价配困难,待定系数: ⑴、 Pb(N3)2 + Cr(MnO4)2= a b Cr2O3+ MnO2+ Pb3O4+ NO↑ b/2 2b a/3 6a 依据“O”守恒列式可求得:a : b =15 : 44 ⑵、1P4O + aCl2 → 3/2P2Cl5 + 1POCl3 4 21 = 6 4 依据“Cl”守恒列式可求得:a =21/4
As2S3 + Na2CO3 + NaNO3= Na3AsO4+ Na2SO4 + N2 + CO2 Ca(OH)2 + S = CaS5 + CaS2O3 + H2O NH4NO3 = N2 + HNO3 + H2O Fe3O4 + K2Cr2O7 + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + H2O Cu(IO3)2 + KI + H2SO4 = CuI + I2 + K2SO4 + H2O Fe3P + HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + H2O + H3PO4 P4S3 + HNO3 + H2O = H3PO4 + H2SO4 + NO
五、氧化性、还原性相对强弱的判断 决定因素:得失电子的难易,而非多少! ●原子半径大,最外层电子数少, 其单质易失电子,还原性强。 由此概括出金属活动性顺序表 1.原子结构 判 据: ●原子半径小,最外层电子数多, 其单质易得电子,氧化性强。 由此概括出非金属活动性顺序表
K+ <Al3+ < Fe2+< Cu2+ < Fe3+ <Ag+ 识记: 氧化性增强 ●金属活动性顺序表 还原性减弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H2) Cu Hg Ag K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Hg2+ Ag+ 氧化性增强 ●非金属活动性顺序表: 氧化性减弱 F2 Cl2 Br 2 I 2 S (F -) Cl- Br- I- S2- 还原性增强
氧化反应 :- ne 氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物 (弱还原性) (弱氧化性) 还原反应: + ne 2.元素在周期表中的位置 同一周期:金属性减弱(还原性减弱) ,非金属性增强(氧化性增强) 同一主族: 金属性增强(还原性增强) ,非金属性减弱(氧化性减弱) 3、反应方向判据: 氧化性: 氧化剂>氧化产物 还原性: 还原剂>还原产物
4.根据反应条件: MnO2+4HCl浓 == Cl2↑+MnCl2+2H2O 反应中是否加热、温度高低、又无催化剂等 2KMnO4+16HCl浓 === 5Cl2↑+2KCl+2MnCl2+8H2O 所以氧化性:KMnO4>MnO2>O2 5.比较反应的次序: 同一还原剂(氧化剂)同时和不同的氧化剂(还原剂)反应时,强还原剂与强氧化剂优先反应,再与弱的氧化剂(还原剂)反应。
例:在含等物质的量浓度的Ag+、Fe3+、Cu2+、Al3+等阳离子的溶液例:在含等物质的量浓度的Ag+、Fe3+、Cu2+、Al3+等阳离子的溶液 中逐渐加入Zn粉,反应如下。 2Ag+ + Zn = 2Ag + Zn2+ 、 2Fe3+ + Zn = 2Fe2+ + Zn2+ Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 、 Fe2+ + Zn = Fe+ Zn、 Al3++ Zn不反应 结论:氧化性强弱:Ag+ ﹥ Fe3+ ﹥ Cu2+ ﹥ Fe2+ ﹥ Al3+ 例.在含等物质的量浓度的S2-、I-、Fe2+、Br-等阴离子的溶液中 逐滴滴入Cl2水,反应如下。 S2- + Cl2 = S + 2Cl- 2I- + Cl2 = I2 + 2Cl- 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- 2Br- + Cl2 = Br2 + 2Cl- 结论:还原性强弱: S2- ﹥ I- ﹥ Fe2+ ﹥ Br-
例.已知:Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+,Zn + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Zn2+ 现把等物质的量CuSO4,FeCl3和Zn置于水中充分反应,反应 器中所得混和物除SO42-和Cl-外还含有 Zn2+、Cu2+、Fe2+、Cu 例.I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还 原性强弱顺序为 Cl-﹤ Fe2+ ﹤ H2O2 ﹤ I- ﹤ SO2,则下反应不能 发生的是 ( ) (A) 2Fe3+ + SO2 +2H2O = 2Fe2+ + SO42- + 4H+ (B) H2O2 + H2SO4 = SO2 + O2 + 2H2O (C)I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI (D)2Fe2+ + I2 = 2Fe3+ + 2I- B、D SO2﹥Fe2+ H2O2 ﹥ SO2 错误 SO2 ﹥ I- Fe2+ ﹥ I- 错误
6.根据反应进行的程度 HCl + H2SO4(浓) 不反应 同一还原剂分别与不同氧化剂反应,还原剂被氧化剂氧化得越彻低 的(化合价升高越高) ,则氧化剂的氧化性越强。 同一氧化剂分别与不同还原剂反应,氧化剂被还原剂还原得越彻低 的(化合价降低越低) ,则还原剂的还原剂越强。 2HBr +H2SO4(浓) = Br2 + SO2 + 2H2O 8HI + H2SO4(浓) = 4I2 + H2S + 4H2O 还原剂的还原性:HI ﹥HBr ﹥ HCl
7、电极反应判据: ●原电池负极或电解池阳极: 强还原剂-ne =弱氧化产物 ●原电池正极或电解池阴极: 强氧化剂+ne =弱还原产物 活泼金属作原电池负板,被氧化;电解池中还原性强离子在惰性阳极发生氧化
酸性渐强 稳定性渐强 氧化性渐弱 8、稳定性判据: HClO HClO2 HClO3 HClO4 NaClO NaClO2 NaClO3 NaClO4 9、根据微粒得失电子放出(或吸收)能量判断: 当几种原子得到相同的电子数形成稳定结构的阴离子时,放出的能量越大或形成的离子稳定性越强,则该原子的氧化性越强。 当几种原子失去相同的电子数形成稳定结构的阳离子时,吸收的能量越小或形成的离子稳定性越强,则该原子的还原性越强。
六、氧化还原反应计算技巧 计算依据:守恒原则(即配平原则): 电子得失守恒,左右电荷守恒,原子质量守恒 例1、在3BrF3 + 5H2O = HBrO3 + 9HF + O2↑ + Br2反应中,若有7.5 mol H2O参加反应,则 被H2O还原的BrF3为 ( ) A. 1mol B. 2mol C. 3mol D. 4.5mol
练习:已知11P4+60CuSO4+96H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4,若有9 mol的CuSO4参加反应,则被硫酸铜氧化的磷有 ( ) A. 3/4 mol B. 9/20 mol C. 3/20 mol D. 9/10 mol B
实验室里可通过以下反应来制取碘: 2NO + O2 = 2NO2 …① , 2H+ +2I- +NO2 = NO+I2+H2O…② 在这-过程中,每制取1mol I2时,所消耗氧化剂 的质量为( ) A. 46 g B. 32 g C. 28 g D. 16 g 【思考】 D
(1)若Fe Fe2+,则m/56×2 = n/4 ×63(5-3) 解得m : n = 1 : 3 例.一定条件下硝酸铵受热分解的未配平化学方程式为: NH4NO3 HNO3 + N2 + H2O,在反应中被氧化与被还原的氮 原子数之比为 ( ) A 5 : 3 B 5 : 4 C 1 : 1 D 3 : 5 (2)若Fe Fe3+,则m/56×3 = n/4 ×63(5-3) 解得m : n = 2 : 9 A 例. mg铁和含ng溶质的稀硝酸恰好完全反应,若有n/4gHNO3被 还原为NO,则m : n可以是 ( ) A. 1 : 5 B. 2 : 9 C. 1 : 3 D.1 : 2 B、C 分析:因铁在反应中的化合价变化不知道,所以要进行讨论。 (3)若Fe 一部分转化为Fe2+,一部分转化为Fe3+,则m : n 的值应 解于1 : 3 和2 : 9 之间
例3.某温度下,将Cl2通入NaOH溶液中,反应得到NaCl、NaClO、例3.某温度下,将Cl2通入NaOH溶液中,反应得到NaCl、NaClO、 NaClO3的混合液、经测定ClO-与ClO3-的浓度之比为1 : 3, 则Cl2与NaOH溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元 素的物质的量之比为 ( ) A 21 : 5 B 11 : 3 C 3 : 1 D 4 : 1 D 分析:假设反应中生成 1 mol NaClO和3 mol NaClO3,则有 1×1 + 3 × 5 = 16 mol 电子发生转移,由电子守恒可知, 必有16 mol Cl原子被还原 ∵ n (还) / n (氧) = 16 / 1 + 3 = 4 : 1